Científicos hallan material de poco tiempo después de la formación de la Tierra

La Tierra se formó a partir de la acreción de materia que rodeaba al joven Sol El calor de su formación causó grandes fusiones del planeta, lo que llevó la Tierra separarse en dos capas cuando el denso metal hierro se hundió hacia dentro, hacia el centro, creando el núcleo y dejando el manto rico en silicatos flotando por encima.

Durante los subsiguientes 4.500 millones de años de evolución de la Tierra, la convección en el interior de la Tierra, como agua hirviendo sobre una estufa, hizo que partes profundas del manto subieran hacia arriba, se fundieran y luego se separaran una vez más por la densidad. Las masas fundidas, ya que eran menos densas que las rocas sin fundir, subieron para formar la corteza terrestre, mientras que los residuos más densos de la fusión se hundieron hacia abajo, alterando la composición química del manto en el proceso.

Se creía previamente que los restos del manto de formación de la corteza se habían mezclado en el manto tan a fondo que la evidencia de los acontecimientos geoquímicos más antiguos del planeta, como la formación del núcleo, se había perdido por completo.

Sin embargo, el equipo de investigación --que también incluyó a Sujoy Mukhopadhyay y Vicky Manthos, de la Universidad de California en Davis, Don Francis, de la Universidad McGill, en Canadá, y Matthew Jackson, exalumno de Carnegie y ahora en la Universidad de California en Santa Bárbara, Estados Unidos, pudieron encontrar una firma geoquímica del material sobrante de los primeros eventos de fusión que acompañaron a la formación de la Tierra.

EN MUESTRAS RELATIVAMENTE JÓVENES DE ROCAS

Los invetigadores encontraron esta evidencia en rocas relativamente jóvenes tanto de la isla de Baffin, en la costa del norte de Canadá, como en la Meseta Ontong Java, en el Océano Pacífico, al norte de las Islas Salomón. Estas formaciones rocosas se llaman basaltos anegados porque fueron creados por erupciones masivas de lava.

La propia lava solidificada es de solamente entre 60 y 120 millones de años, dependiendo de su ubicación. Sin embargo, el equipo descubrió que el material fundido del interior de la Tierra que estalló hace mucho tiempo para crear estas llanuras de roca basáltica debe su composición química a los acontecimientos que se produjeron hace más de 4.500 millones de años.

Los investigadores midieron las variaciones en estas rocas en la abundancia de un isótopo de tungsteno, el mismo elemento utilizado para fabricar los filamentos de las bombillas incandescentes. Los isótopos son versiones de un elemento en el que el número de neutrones en cada átomo difiere del número de protones. Cada elemento contiene un número único de protones. Estas diferencias en los números de neutrones significa que cada isótopo tiene una masa ligeramente distinta.

El tungsteno contiene un isótopo de masa 182 que se crea cuando un isótopo del elemento hafnio sufre decaimiento radiactivo, es decir, su composición elemental cambia a medida que emite radiación. El tiempo que lleva a cualquier cantidad de hafnio-182 a descomponerse en tungsteno-182 es de 9 millones de años. Esto puede sonar un tiempo muy largo, pero es bastante rápido cuando se trata de escalas de tiempo de formación planetaria. La formación de planetas rocosos como la Tierra o Marte llevó unos 100 millones de años.

El equipo determinó que los basaltos de la isla de Baffin, formados por una erupción de hace 60 millones de años, desde el punto caliente del manto que actualmente se encuentra por debajo de Islandia, y la Meseta Ontong Java, el cual fue formado por un enorme evento volcánico de hace unos 120 millones, contienen un poco más de tungsteno-182 que otras rocas volcánicas jóvenes.

Debido a que todo el hafnio-182 se descompuso en tungsteno-182 durante los primeros 50 millones de años de la historia del sistema solar, estos resultados indican que el material del manto que se funde para formar las rocas de basalto anegadas que el equipo estudió originalmente tenía más de hafnio que el resto del manto. La explicación probable es que la parte del manto de la Tierra de la que vino la lava había experimentado una historia diferente de separación del hierro que otras partes de la capa (ya que tungsteno normalmente se mueve al núcleo junto con el hierro).

Fue una sorpresa para el equipo que este tipo de material todavía exista en el interior de la Tierra. "Esto demuestra que algunos restos del interior de la Tierra primitiva, cuya composición fue determinada por los procesos de formación del planeta, todavía existen hoy", explica el autor principal, Rizo, ahora en la Universidad de Quebec, en Montreal, Canadá.

"No se esperaría la supervivencia de este material dado el grado en que las placas tectónicas se mezclan y se homogeneizó el interior del planeta durante los últimos 4.500 millones de años, por lo que estos hallazgos son una maravillosa sorpresa", agrega Carlson, director del Departamento de Magnetismo Terrestre de Carnegie.

El descubrimiento del equipo ofrece una nueva visión de la química y la dinámica que dio forma a los procesos de formación de nuestro planeta. De cara al futuro, los científicos tendrán que buscar otras áreas que muestran cantidades desmesuradas de tungsteno-182, con la esperanza de iluminar tanto la parte más antigua de la historia de la Tierra, así como el lugar en el interior de la Tierra donde se almacena este antiguo material.